JPH0732430A - 射出成形機における可塑化の管理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 射出成形機における成形材料の可塑化異常を
検出すること。 【構成】 正常な計量動作に必要とされる基準スクリュ
ー回転力ＣまたはＦを事前の計算または試験的な計量動
作の実行により求める。計量が正常に行われていると見
做すべきスクリュー回転力の上限許容範囲Ｄと下限許容
範囲Ｅを基準スクリュー回転力ＣまたはＦを基準にスク
リュー位置に対応して決め、不揮発性メモリ２４の許容
値記憶ファイルに設定記憶する。計量動作実行中にスク
リュー２に作用する回転力Ｔを逐次検出し、回転力Ｔが
スクリュー２の現在位置に対応する上限許容範囲の値Ｕ
i と下限許容範囲の値Ｌi の間になければ可塑化異常が
発生したものと見做して異常発生アラームを出力し、射
出シリンダの加熱不足や成形材料への異物の混入および
樹脂の供給不足等を適確に検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形機における可
塑化の管理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】スクリューを回転させるモータを駆動制
御することにより予め設定されたスクリュー回転速度で
計量動作を行わせるようにした射出成形機が既に公知で
ある。従来の射出成形機ではスクリューを回転させるモ
ータの速度制御のみが優先され、モータの駆動トルク
は、スクリューに作用する樹脂の粘性抵抗や各種の外乱
等を補償して設定速度でスクリューを回転させるべく自
動的に調整されるようになっている。

【０００３】射出シリンダの加熱が不十分な場合、また
は、樹脂に異物が混入したような場合では、スクリュー
を設定速度で回転させるためのモータの駆動トルクが必
然的に増大するが、従来の射出成形機ではモータの駆動
トルクの変動は全く顧みられず、少なくとも設定速度に
よるスクリュー回転が実現されている限り、射出シリン
ダの加熱不足や異物の混入等をモータの制御系から異常
として検出することはできない。また、射出シリンダに
対する樹脂の供給が不十分になるとスクリューの回転が
容易となってモータの駆動トルクが必然的に減少する
が、スクリューが設定速度で容易に回転するためにスク
リューの回転速度には異常が生じず、やはり、モータの
制御系から樹脂の供給不足等を検出することはできな
い。

【０００４】一方、スクリュー回転数や背圧等の計量条
件および使用する樹脂の種類等によっては、目標となる
回転速度を達成するためにスクリューが実用強度を越え
て過大な力で回転されることがあり、特に、モータの最
大出力トルクがスクリューの実用強度を上回っているよ
うな場合には、スクリューに破断が生じる恐れがある。
径の異なるスクリューを交互に用いるような場合もこれ
と同様であり、例えば、径の太いスクリューから径の細
いスクリューに交換して計量動作を行わせるとスクリュ
ーに破断が生じる恐れがある。このような場合、制御系
にトルクリミットを再設定するなどしてモータの最大出
力トルクを制限しなければならないが、その設定操作は
面倒である。逆に、モータの最大出力トルクでスクリュ
ーを駆動しても設定回転速度が得られないような場合に
は、計量不良が発生したり、計量動作自体が完全に不能
になったりすることもあり、場合によってはモータがオ
ーバーヒートする恐れもある。

【０００５】また、射出成形機を使用するユーザーの立
場からすると、同じ水準の成形品が得られる限り、少し
でもランニングコストを安くして射出成形作業を行いた
いという願望があり、計量条件の最適化も望まれるが、
計量に使用される電力や電力量のみを他と区別して検出
することが困難であるため、計量条件の相違によって生
じるランニングコストの変動を知ることはできなかっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、計量時における樹脂の可塑化状態をスクリューの回
転異常を通じて確実に検知し、スクリューの破断やモー
タのオーバヒートを未然に防止すると共に、計量に必要
とされる電力等を考慮して、より適確な計量動作を行わ
せることのできる射出成形機における可塑化の管理方法
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による可塑化の管
理方法は、計量動作における基準となるスクリュー回転
力を求め、該基準スクリュー回転力に対して許容範囲を
設定記憶しておき、計量実行中に逐次スクリュー回転力
を検出して前記許容範囲内にあるか否かを判定し、許容
範囲を外れた場合に異常検出信号を出力することにより
前記目的を達成した。

【０００８】また、計量のためのスクリュー回転数をス
クリュー位置に応じて変えながら計量動作を行わせる場
合には、基準スクリュー回転力をスクリュー位置毎に設
定記憶しておき、スクリュー回転力がスクリュー現在位
置に対応する許容範囲内にあるか否かにより判定を行う
ようにする。

【０００９】基準となるスクリュー回転力は、計量に使
用するスクリューや樹脂および計量条件に基いて計算を
行うことによって求めるか、または、試験的に計量動作
を行わせてスクリュー回転力を実測することにより求め
る。

【００１０】試験的に計量動作を行わせる場合は、予め
スクリュー強度に対応して使用可能なスクリュー回転力
を求めておき、この回転力以下にスクリュー回転力を制
限して計量動作を行わせることによりスクリューの破損
を防止する。

【００１１】また、計量に使用するスクリューや樹脂お
よび計量条件に基いて計算を行うことによって基準とな
るスクリュー回転力を求めた場合は、スクリュー回転力
の許容範囲の上限が使用可能なスクリュー回転力の値以
下となるように許容範囲を再設定することにより、計量
動作時にスクリューが破損するのを防止する。

【００１２】更に、スクリューを回転させるモータの駆
動電流を検出して１成形サイクルにおける消費電力量ま
たは平均消費電力を求めて可視表示することにより計量
に必要とされる電力等を知らせる一方、１成形サイクル
における平均駆動電流値がモータの連続定格電流値を越
えた場合には、オーバーヒート予測信号を出力してオー
バーヒートの発生を未然に防止するようにした。

【００１３】また、このオーバーヒート予測信号を受け
て成形に影響の少ない待機時間を成形サイクル時間に付
加して成形動作を行わせるよことにより、実質的な平均
駆動電流値をモータの連続定格電流値よりも引き下げ、
モータのオーバーヒートを防止してそのまま計量動作を
継続できるようにした。

【００１４】

【作用】計量に使用するスクリューや樹脂および計量条
件に基いて計算を行うか、または、試験的に計量動作を
行わせてスクリュー回転力を実測することにより、計量
動作に必要とされる基準スクリュー回転力を求め、基準
スクリュー回転力に対して許容範囲を設定することによ
り、計量が正常に行われていると見做すべきスクリュー
回転力の範囲を定めておく。この際、計量のためのスク
リュー回転数をスクリュー位置に応じて変えながら計量
動作を行わせる条件がある場合には、基準スクリュー回
転力をスクリュー位置毎に設定記憶しておく。

【００１５】また、基準スクリュー回転力を求めるに当
たり、試験的に計量動作を行わせてスクリュー回転力を
実測する場合には、予めスクリュー強度に対応して使用
可能なスクリュー回転力を求めておき、この回転力以下
にスクリュー回転力を制限して計量動作を行わせること
によりスクリューの破損を防止し、また、計量に使用す
るスクリューや樹脂および計量条件に基いて計算を行う
ことによって基準となるスクリュー回転力を求めた場合
には、スクリュー回転力の許容範囲の上限が使用可能な
スクリュー回転力の値以下となるように許容範囲を再設
定して、計量動作時にスクリューが破損するのを防止す
る。

【００１６】以下、計量動作の実行時に逐次スクリュー
回転力を検出し、検出したスクリュー回転力がスクリュ
ー現在位置に対応する許容範囲内にあるか否かを判定す
る。そして、検出したスクリュー回転力がスクリュー現
在位置に対応する許容範囲を外れた場合には、計量動作
に異常が生じたものとして異常検出信号を出力する。

【００１７】また、計量動作の実行時にスクリューを回
転させるモータの駆動電流を検出して１成形サイクルに
おける消費電力量または平均消費電力を求めて可視表示
すると共に、１成形サイクルにおける平均駆動電流値が
モータの連続定格電流値を越えた場合には、オーバーヒ
ート予測信号を出力してオーバーヒートが発生する可能
性のあることを知らせる。更に、オーバーヒート予測信
号を受けた場合には、成形に影響の少ない待機時間を成
形サイクル時間に付加することによって実質的な平均駆
動電流値をモータの連続定格電流値よりも引き下げ、モ
ータのオーバーヒートを防止してそのまま計量動作を継
続させるようにする。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明による可塑化の管理方法を適用した
一実施例の射出成形機の要部を示すブロック図で、符号
１は射出成形機の射出シリンダ、符号２はスクリューで
ある。スクリュー２は、駆動源の軸回転を射出軸方向の
直線運動に変換するための駆動変換機５を介して射出用
サーボモータＭ１により射出軸方向に駆動され、また、
歯車機構３を介してスクリュー回転用サーボモータＭ２
により計量回転されるようになっている。スクリュー２
の基部には圧力検出器４が設けられ、スクリュー２の軸
方向に作用する樹脂圧力、即ち、射出保圧工程における
射出保圧圧力や計量混練り工程におけるスクリュー背圧
が検出される。射出用サーボモータＭ１にはスクリュー
２の位置や移動速度を検出するためのパルスコーダＰ１
が配備され、また、スクリュー回転用サーボモータＭ２
には、スクリュー２の回転速度を検出するための速度検
出器Ｐ２が配備されている。

【００１９】射出成形機の制御装置１０は、数値制御用
のマイクロプロセッサであるＣＮＣ用ＣＰＵ２５、プロ
グラマブルマシンコントローラ用のマイクロプロセッサ
であるＰＭＣ用ＣＰＵ１８、サーボ制御用のマイクロプ
ロセッサであるサーボＣＰＵ２０、および、Ａ／Ｄ変換
器１６を介して射出保圧圧力やスクリュー背圧のサンプ
リング処理を行うための圧力モニタ用ＣＰＵ１７を有
し、バス２２を介して相互の入出力を選択することによ
り各マイクロプロセッサ間での情報伝達が行えるように
なっている。

【００２０】ＰＭＣ用ＣＰＵ１８には、射出成形機のシ
ーケンス動作を制御するシーケンスプログラムや計量に
よる可塑化異常の有無を判定するための制御プログラム
等を記憶したＲＯＭ１３および演算データの一時記憶等
に用いられるＲＡＭ１４が接続されている。一方、ＣＮ
Ｃ用ＣＰＵ２５には射出成形機を全体的に制御するプロ
グラム等を記憶したＲＯＭ２７および演算データの一時
記憶等に用いられるＲＡＭ２８が接続されている。

【００２１】また、サーボＣＰＵ２０および圧力モニタ
用ＣＰＵ１７の各々には、サーボ制御専用の制御プログ
ラムを格納したＲＯＭ２１やデータの一時記憶に用いら
れるＲＡＭ１９、および、圧力データ等を得るためのサ
ンプリング処理に関する制御プログラムを格納したＲＯ
Ｍ１１やデータの一時記憶に用いられるＲＡＭ１２が接
続されている。更に、サーボＣＰＵ２０には、該ＣＰＵ
２０からの指令に基いて型締め用，エジェクタ用（図示
せず）および射出用，スクリュー回転用等の各軸のサー
ボモータを駆動するサーボアンプ１５が接続され、射出
用サーボモータＭ１に配備したパルスコーダＰ１および
スクリュー回転用サーボモータＭ２に配備したパルスコ
ーダＰ２からの出力の各々がサーボＣＰＵ２０に帰還さ
れ、パルスコーダＰ１からのフィードバックパルスに基
いてサーボＣＰＵ２０により算出されたスクリュー２の
現在位置や、速度検出器Ｐ２で検出されるスクリュー２
の回転速度、および、スクリュー回転用サーボモータＭ
２からフィードバックされる駆動電流（図示せず）の値
が、メモリ１９の現在位置記憶レジスタ、現在速度記憶
レジスタおよび駆動電流記憶レジスタの各々に記憶され
る。

【００２２】インターフェイス２３は射出成形機の各部
に配備したリミットスイッチや操作盤からの信号を受信
したり射出成形機の周辺機器等に各種の指令を伝達した
りするための入出力インターフェイスである。ディスプ
レイ付手動データ入力装置２９はＣＲＴ表示回路２６を
介してバス２２に接続され、モニタ表示画面や機能メニ
ューの選択および各種データの入力操作等が行えるよう
になっており、数値データ入力用のテンキーおよび各種
のファンクションキー等が設けられている。

【００２３】不揮発性メモリ２４は射出成形作業に関す
る成形条件（射出保圧条件，計量条件等）と各種設定
値，パラメータ，マクロ変数および計量異常検出のため
の基準スクリュー回転力等を記憶する成形データ保存用
のメモリである。

【００２４】以上の構成により、ＣＮＣ用ＣＰＵ２５が
ＲＯＭ２７の制御プログラムに基いて各軸のサーボモー
タに対してパルス分配を行い、サーボＣＰＵ２０は各軸
に対してパルス分配された移動指令とパルスコーダＰ
１，速度検出器Ｐ２等の検出器で検出された位置のフィ
ードバック信号および速度のフィードバック信号に基い
て、従来と同様に位置ループ制御，速度ループ制御さら
には電流ループ制御等のサーボ制御を行い、いわゆるデ
ィジタルサーボ処理を実行する。

【００２５】本実施例においては、圧力モニタ用ＣＰＵ
１７が射出保圧工程および計量混練り工程毎にサンプリ
ング処理を繰り返し実行し、所定のサンプリング周期毎
に、圧力検出器４およびＡ／Ｄ変換器１６を介し、スク
リュー２に作用する射出保圧圧力またはスクリュー背圧
を検出してスクリュー２の現在位置に対応させて記憶す
ると共に、更に、計量工程においては、スクリュー回転
力に対応するスクリュー回転用サーボモータＭ２の駆動
電流をもサンプリング周期に対応させて、計量工程毎Ｒ
ＡＭ１２に更新記憶するようになっている。

【００２６】図４は計量動作を管理するための基準スク
リュー回転力および計量異常検出のための許容範囲の設
定方法について概念的に説明する図である。

【００２７】図４における線図Ｃは、計量に使用するス
クリュー２の形状や寸法および樹脂の種類や設定スクリ
ュー回転数ならびに射出シリンダ１の設定加熱温度等の
計量条件に基いて算出された基準スクリュー回転力の値
をスクリュー位置に対応させて示すもので、縦軸がスク
リュー回転力、また、横軸がスクリュー位置に対応す
る。

【００２８】図４では、計量開始位置Ｘ１から計量完了
位置Ｑ２の間にスクリュー回転数切替位置Ｑ１を設定
し、該切替位置Ｑ１でスクリュー回転数を低速から高速
に切り替えることにより全工程を２段に分けて計量動作
を行う場合について示している。計量開始位置Ｘ１から
スクリュー回転数切替位置Ｑ１までの区間では設定スク
リュー回転数の値が一定であるので、この区間で必要と
される基準スクリュー回転力の値も基本的に一定であ
り、その値は所定の演算式によって求めることができ
る。スクリュー回転数切替位置Ｑ１から計量完了位置Ｑ
２までの区間でも設定スクリュー回転数の値は一定であ
るから、必要とされる基準スクリュー回転力の値も、前
記と同様、所定の演算式によって求めることができる。
但し、計量開始位置Ｘ１およびスクリュー回転数切替位
置Ｑ１の近傍では停止または低速回転状態にあるスクリ
ュー２を加速して設定スクリュー回転数まで加速する必
要があり、また、計量完了位置Ｑ２の近傍では回転状態
にあるスクリュー２を減速して回転を停止させる必要が
あるので、必要とされる基準スクリュー回転力の値は各
区間の設定スクリュー回転数を実現するための値とは相
違する。即ち、計量開始位置Ｘ１およびスクリュー回転
数切替位置Ｑ１の近傍では第１段目の設定スクリュー回
転数および第２段目の設定スクリュー回転数を実現する
ためのスクリュー回転力よりも大きな基準スクリュー回
転力が必要とされ、また、計量完了位置Ｑ２の近傍では
回転状態にあるスクリュー２を減速停止させるために逆
方向の基準スクリュー回転力が必要とされる。これらの
基準スクリュー回転力や加減速時間も、スクリュー２の
形状や寸法および樹脂の種類や設定スクリュー回転数な
らびに射出シリンダ１の設定加熱温度、更には、スクリ
ュー回転用サーボモータＭ２の加減速特性等に基き所定
の演算式によって求めることができる。

【００２９】また、図４における線図Ａは、スクリュー
２の材質や形状および寸法等に基いて材料力学的に算出
したスクリュー破断トルクの値を示すものであり、使用
可能なスクリュー回転力の値Ｂは、安全を見込み、線図
Ａに対して僅かに低トルク側に決める。

【００３０】基準スクリュー回転力の値Ｃを演算式によ
って求めた場合、オペレータは、基準スクリュー回転力
の値Ｃの上下に適当なマージンを決めて上限許容範囲Ｄ
および下限許容範囲Ｅを設定するが、上限許容範囲Ｄが
使用可能なスクリュー回転力の値Ｂを越えた部分に関し
ては、改めて上限許容範囲Ｄの値を決め直し、上限許容
範囲Ｄが必ず使用可能なスクリュー回転力の値Ｂ以下と
なるようにして、上限許容範囲Ｄおよび下限許容範囲Ｅ
とスクリュー位置との対応関係をディスプレイ付手動デ
ータ入力装置２９のテンキー等を介して制御装置１０の
不揮発性メモリ２４に設けられた許容値記憶ファイルに
記憶させる。

【００３１】図５は許容値記憶ファイルの記憶状態を図
４の設定例に対応させて示す概念図であり、例えば、ス
クリュー位置Ｘ１〜Ｘ２までの区間に対応する下限許容
範囲Ｅの値０と同区間Ｘ１〜Ｘ２に対応する上限許容範
囲Ｄの値ｆが許容値記憶ファイルの第１アドレスに記憶
され、また、スクリュー位置Ｘ２〜Ｘ３までの区間に対
応する下限許容範囲Ｅの値ｄと同区間Ｘ２〜Ｘ３に対応
する上限許容範囲Ｄの値ｆが許容値記憶ファイルの第２
アドレスに記憶される。

【００３２】また、計量動作に必要とされる基準スクリ
ュー回転力の値Ｃを演算式によって求めることが困難な
場合には、スクリュー回転用サーボモータＭ２に対する
トルクリミットを射出成形機の制御装置１０に設定する
ことによりスクリュー２の回転力の上限を使用可能なス
クリュー回転力の値Ｂに規制して所定の計量条件、即
ち、設定スクリュー回転数や設定加熱温度等に基いて実
際の計量動作を実施させ、この計量でサンプリングされ
たスクリュー回転用サーボモータＭ２の駆動電流（計量
に必要とされる基準スクリュー回転力）とスクリュー位
置との対応関係をディスプレイ付手動データ入力装置２
９のディスプレイ画面に線図Ｆとして表示させることに
より（図４参照）、基準スクリュー回転力の値Ｆとスク
リュー位置との対応関係を把握し、前記と同様にして上
限許容範囲Ｄおよび下限許容範囲Ｅを決めて許容値記憶
ファイルに記憶させる（図５参照）。

【００３３】また、１成形サイクルの計量動作中にスク
リュー回転用サーボモータＭ２によって消費される電力
量Ｗは、サーボモータＭ２の巻線抵抗をＲ，スクリュー
回転用サーボモータＭ２からフィードバックされる平均
駆動電流の値をＩ，通電時間をＴとした場合にＩ² ・Ｒ
・Ｔで示される。実際には、スクリュー回転用サーボモ
ータＭ２からフィードバックされる駆動電流の値は計量
時のサンプリング周期毎に検出されるから、サンプリン
グ周期をτ，当該サンプリング周期で検出された瞬間駆
動電流の値をＩi とし、１成形サイクルの計量動作中に
ｎ回のサンプリング処理が実施されたとすれば、当該１
成形サイクルの計量動作中にスクリュー回転用サーボモ
ータＭ２によって消費される電力量Ｗの値は数１の式に
よって示される。

【００３４】

【数１】 そして、１成形サイクルを通じてスクリュー回転用サー
ボモータＭ２によって消費される平均消費電力Ｑは、１
成形サイクルの計量動作中にスクリュー回転用サーボモ
ータＭ２によって消費される電力量Ｗを当該１成形サイ
クルのサイクルタイムＴc で除した値、即ち、数２の式
によって表されることになる。

【００３５】

【数２】 よって、計量動作完了後直ちに次の成形サイクルを開始
する場合、つまり、１成形サイクルのサイクルタイムＴ
を型閉じ開始から計量完了までの経過時間Ｔcとして定
義した場合では、数１の式に基き、スクリュー回転用サ
ーボモータＭ２の平均駆動電流Ｉの値が数３の式によっ
て示されることになる。

【００３６】

【数３】 ここで、スクリュー回転用サーボモータＭ２の連続定格
電流値をＡrat とすれば、スクリュー回転用サーボモー
タＭ２がオーバーヒートしないためには、スクリュー回
転用サーボモータＭ２の平均駆動電流Ｉの値がＡrat 以
下とならなければならず、数４の式が満たされる必要が
ある。

【００３７】

【数４】 よって、計量動作完了後直ちに次の成形サイクルを開始
する場合、つまり、１成形サイクルのサイクルタイムＴ
を型閉じ開始から計量完了までの経過時間Ｔcとして定
義した場合では、数４の式が満たされなくなった時点で
オーバーヒート予想信号を出力し、成形サイクルを停止
させる等の処理が必要となる。

【００３８】しかし、それは１成形サイクルのサイクル
タイムＴを型閉じ開始から計量完了までの経過時間Ｔc
として定義した場合のことであり、ここでもし、１成形
サイクルのサイクルタイムＴを経過時間Ｔc よりも大き
な値とすることにより平均駆動電流Ｉの値を実質的にＡ
rat 以下に引き下げることができれば、このまま成形サ
イクルを繰り返したとしてもオーバーヒートを防止する
ことができる。１成形サイクルのサイクルタイムＴを延
長するといった操作は、例えば、１成形サイクルの最終
処理である計量動作が完了した後、更に、必要とされる
動作休止時間だけ次の成形サイクルの開始を待機するこ
とにより実現可能である。

【００３９】そこで、型閉じ開始から計量完了までの経
過時間Ｔc に前述の動作休止時間を加えたサイクルタイ
ムを当該１成形サイクルの所要サイクルタイムＴadd と
し、数５の式をＴadd について解くと、数６の式が得ら
れる。

【００４０】

【数５】

【００４１】

【数６】 つまり、数６の式が満たされるように所要サイクルタイ
ムＴadd の値を設定すれば、平均駆動電流Ｉの実質的な
値はＡrat 以下となり、計量動作が完了した後、更に、
動作休止時間〔Ｔadd −Ｔc 〕だけ待機して次の成形サ
イクルを開始することにより、数４の式に基く判別結果
とは関わりなく、スクリュー回転用サーボモータＭ２の
オーバーヒートを未然に防止できるわけである。

【００４２】以下、図２および図３に示すフローチャー
トを参照して本実施例における可塑化の管理方法につい
て説明する。なお、図２はＰＭＣ用ＣＰＵ１８によるシ
ーケンス処理の流れを全体的に示すフローチャート、ま
た、図３は計量工程における従来と同様の処理制御と並
行してＰＭＣ用ＣＰＵ１８により所定周期τ毎に繰り返
し実行される計量異常検出処理の要部を示すフローチャ
ートである。

【００４３】まず、射出成形機本体に配備された操作盤
からの成形作業開始指令を受けたＰＭＣ用ＣＰＵ１８
は、電流自乗値積算記憶レジスタΣの値を０に初期化し
（ステップＧ１）、サイクルタイム計測タイマＴｃをリ
スタートさせて型閉じ動作開始後の経過時間の計測を開
始し（ステップＧ２）、ＣＮＣ用ＣＰＵ２５との協調動
作により、従来と同様にして、型閉じ，射出，保圧の各
工程を射出成形機に実行させる（ステップＧ３〜ステッ
プＧ５）。次いで、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、ＣＮＣ用Ｃ
ＰＵ２５に計量工程の駆動制御を開始させると共に、Ｃ
ＮＣ用ＣＰＵ２５からの計量完了信号が入力されるまで
の間、図３に示す計量異常検出処理を所定周期τ毎に繰
り返し実行する（ステップＧ６）。ＣＮＣ用ＣＰＵ２５
による計量工程の駆動制御は、不揮発性メモリ２４に設
定記憶された計量条件、即ち、スクリュー回転数切替位
置や各スクリュー回転数切替位置毎の設定スクリュー回
転数および設定背圧等に基いて従来と同様にして行われ
るものであり、ここでは特に説明しない。

【００４４】そこで、所定周期毎の計量異常検出処理を
開始したＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、まず、メモリ１９の現
在位置記憶レジスタおよび駆動電流記憶レジスタからス
クリュー２の現在位置Ｘとスクリュー回転用サーボモー
タＭ２の駆動電流現在値Ｉとを読み込み（ステップＳ
１，ステップＳ２）、駆動電流現在値Ｉを自乗した値を
電流自乗値積算記憶レジスタΣに加算記憶すると共に
（ステップＳ３）、駆動電流現在値Ｉに所定の計数を乗
じることによりスクリュー２に現時点で作用している回
転トルクの値Ｔを求め（ステップＳ４）、アドレス検索
指標ｉの値を０に初期化する（ステップＳ５）。

【００４５】次いで、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８はアドレス検
索指標ｉの値を順次インクリメントし、許容値記憶ファ
イルの第ｉおよび第ｉ＋１アドレスにアクセスして、ス
クリュー現在位置Ｘに対応するスクリュー回転力の上限
許容範囲と下限許容範囲とを記憶したアドレスｉを検出
し（ステップＳ６，ステップＳ７）、スクリュー２に現
時点で作用している回転トルクＴが下限許容範囲Ｌi と
上限許容範囲Ｕi との間に含まれているか否かを判別す
る（ステップＳ８）。

【００４６】そして、回転トルクＴが下限許容範囲Ｌi
と上限許容範囲Ｕi との間に含まれていれば計量および
可塑化異常なしと見做して当該処理周期の計量異常検出
処理を終了する一方、回転トルクＴが下限許容範囲Ｌi
や上限許容範囲Ｕi から外れていれば計量または可塑化
異常が発生したものとして、ディスプレイ付手動データ
入力装置２９のディスプレイ画面にアラームメッセージ
を表示し、もしくは、射出成形機の駆動を停止させる
（ステップＳ９）。

【００４７】射出シリンダ１の加熱不足や異物の混入等
は回転トルクＴが上限許容範囲Ｕiを上回ることによっ
て検出され、また、樹脂の供給不足等は回転トルクＴが
下限許容範囲Ｌi を下回ることによって検出される。ま
た、上限許容範囲Ｕi は材料力学的に算出したスクリュ
ー破断トルク以下の値に設定されているので、例えどの
様な場合であっても、スクリュー２に作用する過大な回
転力の発生が看過されることはない。

【００４８】以下、計量工程が完了するまでの間、ＰＭ
Ｃ用ＣＰＵ１８は所定周期τ毎に前述の量異常検出処理
を繰り返し実行し、スクリュー現在位置Ｘに応じた上限
許容範囲Ｕi および下限許容範囲Ｌi に基いて計量また
は可塑化異常の有無を判定すると共に、所定周期τ毎に
検出される瞬間駆動電流現在値Ｉ（数１，数３〜数６の
各式におけるＩi に対応）を自乗した値を電流自乗値積
算記憶レジスタΣに加算記憶することにより、消費電力
量Ｗ，平均消費電力Ｑ，平均駆動電流Ｉ等を求めるため
に必要とされる値を更新してゆく。

【００４９】そして、スクリュー２が計量完了位置Ｑ２
まで後退してＣＮＣ用ＣＰＵ２５から計量完了信号が入
力されると、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、計量工程の駆動制
御、および、量異常検出処理の繰り返しを終了して、従
来と同様に、型開き，製品突き出しの各工程を射出成形
機に実行させる（ステップＧ７，ステップＧ８）。

【００５０】次いで、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、サイクル
タイム計測タイマの現在値、即ち、当該成形サイクルに
おける型閉じ動作開始後の経過時間Ｔｃの値を読み込み
（ステップＧ９）、不揮発性メモリ２４に記憶されてい
るスクリュー回転用サーボモータＭ２の巻線抵抗Ｒの値
と処理周期τの値および電流自乗値積算記憶レジスタΣ
の現在値とに基いて数１の式に対応する演算処理を行う
ことにより、当該１成形サイクルの計量動作中にスクリ
ュー回転用サーボモータＭ２によって消費された電力量
Ｗの値を求め、かつ、電力量Ｗの値と経過時間Ｔｃの値
とに基いて数２の式に対応する演算処理を行って経過時
間Ｔｃに対する平均消費電力Ｑを求めて、電力量Ｗおよ
び平均消費電力Ｑの値をディスプレイ付手動データ入力
装置２９のディスプレイ画面に表示し、オペレータに知
らせる（ステップＧ１０）。

【００５１】次いで、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、τ，Σ，
Ｔｃの各値に基いて数３の式に対応する演算処理を行う
ことにより経過時間Ｔｃに対する平均駆動電流の値を求
めて不揮発性メモリ２４に記憶されているスクリュー回
転用サーボモータＭ２の連続定格電流値Ａrat と比較す
ることにより、このまま次の成形サイクルを開始した場
合にスクリュー回転用サーボモータＭ２にオーバーヒー
トが生じる恐れがあるか否かを判定する（ステップＧ１
１）。経過時間Ｔｃに対する平均駆動電流の値がスクリ
ュー回転用サーボモータＭ２の連続定格電流値Ａrat よ
りも小さくスクリュー回転用サーボモータＭ２にオーバ
ーヒートが生じる恐れがなければ、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８
は、当該成形サイクルにおけるシーケンス制御をすべて
終了し、以下、操作盤からの成形作業停止指令が入力さ
れるまでの間、前記のシーケンス制御を繰り返し実行す
ることとなる。

【００５２】しかし、経過時間Ｔｃに対する平均駆動電
流の値がスクリュー回転用サーボモータＭ２の連続定格
電流値Ａrat よりも大きくステップＧ１１の判別結果が
偽となった場合、即ち、実質的にオーバーヒート予測信
号が出力された場合には、このまま次の成形サイクルを
開始するとスクリュー回転用サーボモータＭ２にオーバ
ーヒートを生じる恐れがある。この場合、ＰＭＣ用ＣＰ
Ｕ１８は、τ，Σ，Ａrat の各値に基いて数６の式に対
応する演算処理を行うことによりオーバーヒートを未然
に防止するために必要とされる所要サイクルタイムＴad
d の値を求める（ステップＧ１２）。そして、サイクル
タイム計測タイマＴｃの現在値、即ち、当該成形サイク
ルにおける型閉じ動作開始後の経過時間Ｔｃの値がＴad
d に達するまで待機することにより、所要サイクルタイ
ムＴadd に対する平均駆動電流の値を連続定格電流値Ａ
rat よりも引き下げて数５の式が満たされるようにし、
スクリュー回転用サーボモータＭ２のオーバーヒートを
防止して次の成形サイクルを開始するようにする（ステ
ップＧ１３，ステップＧ１４）。

【００５３】本実施例では、型閉じ動作開始から成形品
の突き出し完了に至る経過時間Ｔｃを基準成形サイクル
時間として平均駆動電流の値を求め、この時点における
平均駆動電流の値が連続定格電流値Ａrat を越えると、
成形サイクルの所要時間を更に〔Ｔadd −Ｔｃ〕だけ延
長することによりスクリュー回転用サーボモータＭ２の
オーバーヒートを未然に防止するようにしているが、待
機時間の設定により金型の熱平衡等に支障が生じる恐れ
がある場合や成形サイクルの延長が望ましくないような
場合には、前述のステップＧ１２〜ステップＧ１４の処
理を非実行とし、代わりにディスプレイ付手動データ入
力装置２９のディスプレイ画面にアラームメッセージ等
を表示するようにしてもよい。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、計量動作時におけるス
クリュー回転力が、正常な計量動作に必要とされる基準
スクリュー回転力に対して設定された許容範囲を越えた
ときに自動的に異常検出信号が出力されるので、射出シ
リンダの加熱不足や成形材料への異物の混入および樹脂
の供給不足等を看過することなく、確実に検出すること
ができる。しかも、基準スクリュー回転力に対して設定
される許容範囲の上限は常にスクリュー破断トルク以下
の値に制限されるので、スクリューに作用する過大な回
転力の発生が見逃されることはなく、モータの最大出力
トルクがスクリューの実用強度を上回っているような場
合、または、径の太いスクリューから径の細いスクリュ
ーに交換して計量動作を行わせるような場合であって
も、スクリューの破断を未然に防止することができる。
また、計量に使用される電力や電力量を知ることができ
るので、成形に必要とされる電力コストの予想を容易に
行うことができ、しかも、計量に使用される電力や電力
量のみを他の電力や電力量と区別して検出することがで
きるため、計量条件の最適化により合理的な成形作業を
行うことができる。また、スクリュー回転用モータの平
均駆動電流が連続定格電流値を越えた場合には自動的に
オーバーヒート予測信号が出力されるので、未然にオー
バーヒートを防止することが可能になり、更に、オーバ
ーヒートの予測に対応して自動的に成形サイクルタイム
を延長することによりモータのオーバーヒートを防止
し、そのまま成形作業を継続することもできるので、無
人運転による成形作業を効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による可塑化の管理方法を適用した一実
施例の射出成形機の要部を示すブロック図である。

【図２】同実施例の射出成形機の制御装置によるシーケ
ンス処理の流れを全体的に示すフローチャートである。

【図３】同実施例の制御装置による計量異常検出処理の
要部を示すフローチャートである。

【図４】基準スクリュー回転力および計量異常検出のた
めの許容範囲の設定方法について概念的に説明する図で
ある。

【図５】同実施例の制御装置に設けられた許容値記憶フ
ァイルの構成を示す概念図である。

【符号の説明】

１ 射出シリンダ ２ スクリュー １０ 制御装置 １８ ＰＭＣ用ＣＰＵ ２２ バス ２４ 不揮発性メモリ ２９ ディスプレイ付手動データ入力装置 Ｍ２ スクリュー回転用サーボモータ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計量動作における基準となるスクリュー
   回転力を求め、該基準スクリュー回転力に対して許容範
   囲を設定記憶しておき、計量実行中に逐次スクリュー回
   転力を検出して前記許容範囲内にあるか否かを判定し、
   許容範囲を外れた場合に異常検出信号を出力するように
   した射出成形機における可塑化の管理方法。
2. 【請求項２】 前記基準スクリュー回転力をスクリュー
   位置毎に設定記憶しておき、計量実行中に逐次スクリュ
   ー回転力を検出してスクリュー現在位置に対応する前記
   許容範囲内にあるか否かを判定し、許容範囲を外れた場
   合に異常検出信号を出力するようにした請求項１記載の
   射出成形機における可塑化の管理方法。
3. 【請求項３】 計量に使用するスクリューや樹脂および
   計量条件に基いて前記基準スクリュー回転力を求めるこ
   とを特徴とした請求項１または請求項２記載の射出成形
   機における可塑化の管理方法。
4. 【請求項４】 スクリュー強度に対応して使用可能なス
   クリュー回転力を予め求めておき、前記設定された許容
   範囲の上限が使用可能なスクリュー回転力を越えた場合
   には、前記許容範囲の上限が前記使用可能なスクリュー
   回転力の値以下となるように再設定するようにした請求
   項３記載の射出成形機における可塑化の管理方法。
5. 【請求項５】 スクリュー強度に対応して求めた使用可
   能なスクリュー回転力以下にスクリュー回転力を制限し
   て計量動作を行い、正常な計量動作が得られたスクリュ
   ー回転力を前記基準スクリュー回転力として適用する請
   求項１または請求項２記載の射出成形機における可塑化
   の管理方法。
6. 【請求項６】 スクリューを回転させるモータの駆動電
   流を検出し、１成形サイクルにおける消費電力量または
   平均消費電力を求めて可視表示するようにした射出成形
   機における可塑化の管理方法。
7. 【請求項７】 スクリューを回転させるモータの駆動電
   流を検出して１成形サイクルにおける平均駆動電流値を
   求め、該平均駆動電流値が前記モータの連続定格電流値
   を越えるとオーバーヒート予測信号を出力するようにし
   た請求項６記載の射出成形機における可塑化の管理方
   法。
8. 【請求項８】 前記オーバーヒート予測信号が出力され
   ると成形に影響の少ない待機時間を成形サイクル時間に
   付加して成形動作を行わせるようにした請求項７記載の
   射出成形機における可塑化の管理方法。
9. 【請求項９】 スクリューを回転させるモータの駆動電
   流を検出し、成形品の突き出し完了時に基準成形サイク
   ル時間に対する平均駆動電流値を求め、該平均駆動電流
   値が前記モータの連続定格電流値を越えていると、平均
   駆動電流値が前記モータの連続定格電流値を越えないよ
   うに前記基準成形サイクル時間に待機時間を加算して次
   の成形サイクルを開始するようにした射出成形機におけ
   る可塑化の管理方法。